高中物理萬有引力定律教案設(shè)計(jì)
任意兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)有通過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質(zhì)量的乘積成正比與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學(xué)組成和其間介質(zhì)種類無關(guān)。接下來是小編為大家整理的高中物理萬有引力定律教案設(shè)計(jì)，希望大家喜歡!
高中物理萬有引力定律教案設(shè)計(jì)一
【教材分析】
本節(jié)課內(nèi)容主要講述了萬有引力發(fā)現(xiàn)的過程及牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力推證了萬有引力的一般規(guī)律的思路與方法.?
這節(jié)課的主要思路是：由圓周運(yùn)動(dòng)和開普勒運(yùn)動(dòng)定律的知識(shí)，得出行星和太陽之間的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也應(yīng)與太陽的質(zhì)量成正比.這個(gè)定律的發(fā)現(xiàn)把地面上的運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來，對(duì)人類文明的發(fā)展具有重要意義。作為高中階段無法證明橢圓軌道的情況而只能近似以圓軌道來處理的一種“近似”的物理思路.這是一種極好的研究物理的方法.?
本節(jié)內(nèi)容包括：發(fā)現(xiàn)萬有引力的思路及過程、萬有引力定律的推導(dǎo).?
【三維目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.了解萬有引力定律得出的思路和過程.?
2.理解萬有引力定律的含義并會(huì)推導(dǎo)萬有引力定律，記住引力常量G并理解其內(nèi)涵.?
3.知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律.?
二、過程與方法?
1.培養(yǎng)學(xué)生在處理問題時(shí)，要抓住主要矛盾，簡(jiǎn)化問題，建立模型的能力與方法.?
2.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力.?
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀?
通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力的思想過程，說明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性、連續(xù)性及艱巨性.?
【教學(xué)重點(diǎn)】
1.萬有引力定律的推導(dǎo).?
2.萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式.?
【教學(xué)難點(diǎn)】
1.對(duì)萬有引力定律的理解.?
2.使學(xué)生能把地面上的物體所受的重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來.?
1.對(duì)萬有引力定律的推理——采用分析推理、歸納總結(jié)的方法.?
2.對(duì)疑難問題的處理——采用講授法、例證法.?
【教學(xué)用具】
多媒體課件
【課時(shí)安排】
1課時(shí)
【教學(xué)設(shè)計(jì)】
[故事導(dǎo)入]
1666年夏末一個(gè)溫暖的傍晚，在英格蘭林肯郡烏爾斯索普，一個(gè)腋下夾著一本書的年輕人走進(jìn)他母親家的花園里，坐在一棵樹下開始埋頭讀書.當(dāng)他翻動(dòng)書頁時(shí)，他頭頂?shù)臉渲χ杏袠訓(xùn)|西晃動(dòng)起來，一只歷史上最著名的蘋果落了下來，落在23歲的伊薩克.牛頓的身邊，恰巧那天他正苦苦思索一個(gè)問題：是什么力量使月球保持在環(huán)繞地球運(yùn)行的軌道上?以及使行星保持在其環(huán)繞太陽運(yùn)行的軌道上?為什么這只蘋果會(huì)墜落到地上?正是從這一問題開始，他找到了這些問題的答案.
師提問：太陽對(duì)行星的引力使得行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)，月球圍繞地球運(yùn)動(dòng)，是否能說明地球?qū)υ虑蛴幸ψ饔?拋出的物體總要落回地面，是否說明地球?qū)ξ矬w有引力作用?
【新課教學(xué)】?
課件展示：畫面1：八大行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)
畫面2：月球圍繞地球運(yùn)動(dòng)
畫面3：人造衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動(dòng)
演示4：地面上的人向上拋出物體，物體總落回地面
學(xué)生思考、討論下面問題：
1、行星為何能圍繞太陽做近似圓周運(yùn)動(dòng)?
2、月球?yàn)槭裁茨車@地球做近似圓周運(yùn)動(dòng)?
3、人造衛(wèi)星什么能圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)?
4、地面上的物體受到的力與上述力相同嗎?
5、根據(jù)以上四個(gè)問題的探究，你有何猜想?
師引導(dǎo)分析，猜想：“天上”的力與“人間”的力應(yīng)屬于同種性質(zhì)的力.
師說明：探究上述問題時(shí)我們運(yùn)用了類比的方法得出猜想，猜想是否正確需要檢驗(yàn)，因此不能將其作為結(jié)論.
月-地檢驗(yàn)
1、目的：驗(yàn)證“天上”的力與“人間”的力是同種性質(zhì)的力.
2、原理：課本P39師指導(dǎo)學(xué)生看書。
3、驗(yàn)證：師生互動(dòng)，教師指導(dǎo)學(xué)生推演：
根據(jù)驗(yàn)證原理，若“天上”與“人間”的力是同種性質(zhì)的力，應(yīng)滿足：F∝ EMBED Equation.DSMT4
理論推導(dǎo)：月球受到的地球引力：F∝ EMBED Equation.DSMT4
又 EMBED Equation.DSMT4
由 EMBED Equation.DSMT4
實(shí)際測(cè)量：月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度 EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
二、萬有引力定律
我們的思想還可以更解放，是否任意兩個(gè)物體之間都具有“與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離的二次方成反比”的吸引力呢?科學(xué)家們經(jīng)過大量的檢驗(yàn)，事實(shí)確實(shí)是這樣的。牛頓在前人的基礎(chǔ)上，總結(jié)了這個(gè)規(guī)律，我們稱為萬有引力定律。
高中物理萬有引力定律教案設(shè)計(jì)二
【教材依據(jù)】
人教版高中物理必修二第六章第三節(jié)
【教材分析】
1、萬有引力定律這一節(jié)承上啟下，承接上章勻速圓周運(yùn)動(dòng)，開啟之后要學(xué)習(xí)的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
2、萬有引力定律這一節(jié)是本章的核心，這節(jié)內(nèi)容是對(duì)上兩節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步推演，也是下節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)，是本章的教學(xué)重點(diǎn)。
3、教材在尊重歷史事實(shí)的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學(xué)生以自己現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)，經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律的過程。
【學(xué)情分析】
1.高一學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓的三個(gè)定律、圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)、開普勒三定律，已經(jīng)積累了一定的知識(shí)。理論上已經(jīng)具備了接受萬有引力定律的能力。
2. 在上一節(jié)中，學(xué)生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程，學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的研究產(chǎn)生了極大的興趣和求知欲。
3.另一方面我國(guó)在航天事業(yè)上成就突出，捷報(bào)頻傳，極大的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)宇宙、航天、衛(wèi)星知識(shí)的興趣。
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1、了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道重物下落和天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。
? 2、理解萬有引力定律的含義并會(huì)用萬有引力定律公式解決簡(jiǎn)單的引力計(jì)算問題。
? 3、知道萬有引力定律公式的適用范圍。
? 4、理解萬有引力常量的意義及測(cè)定方法，了解卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。
二、過程與方法
? 1、在萬有引力定律建立過程的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設(shè)與推理論證等方法。
2、培養(yǎng)學(xué)生研究問題時(shí)，抓住主要矛盾，簡(jiǎn)化問題，建立理想模型的處理問題的能力。
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
1、通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀。
2、經(jīng)過萬有引力常量測(cè)定的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的方法論和物理常量數(shù)量級(jí)的重要性。
【教學(xué)重點(diǎn)】
? 1、月-地檢驗(yàn)的推導(dǎo)過程。
? 2、萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)式。
【教學(xué)難點(diǎn)】
? 1、對(duì)萬有引力定律的理解。
? 2、使學(xué)生能把地面上的物體所受重力與月地之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來。
【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】
在本節(jié)課教學(xué)，將讓學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行“發(fā)現(xiàn)之旅”---追尋牛頓的足跡，為此整個(gè)教學(xué)流程如下：由蘋果落地引起猜想---月地檢驗(yàn)---更大膽的猜想---萬有引力定律---卡文迪許測(cè)定G。
? 通過這個(gè)假想──理論推導(dǎo)──實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過程，讓學(xué)生在物理情景中主動(dòng)的參與知識(shí)的構(gòu)建過程，體會(huì)這種充滿著大膽的設(shè)想、巧妙的驗(yàn)證和從中體現(xiàn)著的科學(xué)探索的精神與方法。
【教學(xué)過程】
一 、新課引入
教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了太陽與行星間的引力規(guī)律，提問：表達(dá)式是怎樣的?
這一節(jié)我們將繼續(xù)追尋牛頓的足跡“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律。
(教師板書課題：6.3 萬有引力定律)
提問：提到萬有引力定律，同學(xué)們首先想到什么?
展示課件中的牛頓蘋果樹的圖片，講述中國(guó)也有牛頓蘋果樹的事實(shí)。 學(xué)生回答
想到牛頓與蘋果的故事 ? 設(shè)計(jì)說明：講述學(xué)生不知道的事實(shí)---中國(guó)也有牛頓蘋果樹，引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
二、教授新課
(一)進(jìn)一步猜想
教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 展示課件中牛頓與蘋果的故事圖片，“回味”牛頓的思考及牛頓的猜想：
思考：(1)地球和月球之間的吸引力會(huì)不
與地球吸引蘋果的力是同一種力?
思考：(2)即使在最高的建筑物上和最高的山頂上，重力都不會(huì)有明顯的減弱.那么地球表面的重力能否延伸到很遠(yuǎn)的地方，會(huì)不會(huì)作用到月球上?
思考：(3)拉住月球使它繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉著蘋果使它下落的力，以及眾行星與太陽之間的作用力也許真的是同一種力，遵循相同的規(guī)律?
牛頓的猜想：這些力是同一種性質(zhì)的力，并且都遵從與距離的平方成反比的規(guī)律.
觀察圖片，與牛頓”一起”猜想：
(1)地球和月球之間的吸引力使月球沒有做離心運(yùn)動(dòng)，地球吸引蘋果的力使蘋果落地，它們可能是同一種力。
(2)高山上也有蘋果樹，蘋果熟了也會(huì)下落。地球表面的重力會(huì)延伸至很遠(yuǎn)，也會(huì)作用的月球上。
(3)猜想是同一種力，都遵從相同規(guī)律
設(shè)計(jì)說明：通過蘋果自由下落的物理情景，喚醒學(xué)生腦中當(dāng)年由蘋果落地而引起遐想進(jìn)而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的故事情景，從而啟發(fā)學(xué)生設(shè)問，使牛頓的想法能夠激發(fā)學(xué)生的興趣與想像力。
(二)月-地檢驗(yàn)
教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) (板書：一、月地檢驗(yàn))
課件展示情景：月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(月球軌道半徑r為地球半徑R的60倍)
假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位相當(dāng)，則地球?qū)υ虑虻牧εc地球?qū)μO果的力應(yīng)該同樣遵從“平方反比”律，即 。
提問：(1)月球做什么運(yùn)動(dòng)?符合什么規(guī)律?
(2)物體在地面附近受到的地球的吸引力表達(dá)式是怎樣的?
(3)月球的加速度(月球公轉(zhuǎn)的向心加速度)是重力加速度g的幾分之一?
課件展示：
在牛頓時(shí)代，重力加速度g，月地的距離r、月球的公轉(zhuǎn)周期T都能精確的測(cè)定，已知
月球周期：T = 27.3天≈2.36×106s
月球軌道半徑：r ≈ 60R
地球半徑： R = 6400×103m
提問：(4)以上數(shù)據(jù)能計(jì)算出月球的向心加速度嗎?
可見：用數(shù)據(jù)說明上述設(shè)想的正確性，牛頓的猜想經(jīng)受了事實(shí)的檢驗(yàn)，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力。至此，平方反比律已經(jīng)擴(kuò)展到太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間。 (通過創(chuàng)設(shè)情景中數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算)
學(xué)生回答：
由牛頓第二定律得：
用上一章知識(shí)計(jì)算出數(shù)據(jù)：(借助計(jì)算器會(huì)更快)
親身體驗(yàn)推導(dǎo)過程，猜想得到證實(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情進(jìn)一步提升。
設(shè)計(jì)說明：通過創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)學(xué)生定量計(jì)算，用無可辯駁的事實(shí)證明猜想的正確性，增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)。
(三)萬有引力定律
教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 猜想的到了證實(shí)，那么我們可以展開想象的翅膀，更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力?只是因?yàn)槲覀兩磉叺奈矬w質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺察罷了，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個(gè)物體間即萬有引力定律.
提出問題，閱讀教材：
1.什么是萬有引力?并舉出實(shí)例。
2.萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律?其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何?并注明每個(gè)符號(hào)的單位和物理意義。?
3.萬有引力定律的適用條件是什么?
同時(shí)體會(huì)萬有引力定律的內(nèi)容，理解萬有引力定律普遍性、相互性、宏觀性：
A、普遍性：萬有引力存在于任何兩個(gè)物體之間，只不過一般物體的質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計(jì)。
B、相互性：兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力與反作用力。
C、宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的物理意義.在微觀世界中，粒子的質(zhì)量都非常小，粒子間的萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計(jì).
講解過程中適時(shí)板書：
二、萬有引力定律
1.內(nèi)容：
2.表達(dá)式：
適用條件：質(zhì)點(diǎn)
3.理解：①普遍性
?、谙嗷バ?/p>
③宏觀性
(提出問題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題閱讀教材，教師引導(dǎo)總結(jié))
1.萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對(duì)地、地對(duì)月、地對(duì)地面上物體的引力都是其實(shí)例。
2.萬有引力定律的內(nèi)容是：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比.
式中各物理量的含義及單位：
高中物理萬有引力定律教案設(shè)計(jì)三
【教材分析】
本節(jié)內(nèi)容選自滬科版高中物理必修二第五章第三節(jié)，在本節(jié)課之前，已經(jīng)介紹了開普勒定律和萬有引力定律的內(nèi)容，本節(jié)主要應(yīng)用萬有引力定律求天體的質(zhì)量和密度，是一節(jié)知識(shí)的應(yīng)用和實(shí)踐課。
【學(xué)習(xí)者分析】
在本節(jié)課之前已經(jīng)接觸了萬有引力提供行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的向心力，也掌握了向心力的不同表達(dá)式，并且在初中階段學(xué)習(xí)了球體的體積公式和物質(zhì)的密度公式，這些知識(shí)為學(xué)生本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。另外經(jīng)過快一年的高中學(xué)習(xí)，學(xué)生在抽象思維能力方面已經(jīng)有了很大提升，能夠在腦海里建構(gòu)物理模型并進(jìn)行分析推導(dǎo)，這也是學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的必要條件。
同時(shí)，雖然本節(jié)課用到的知識(shí)學(xué)生已經(jīng)基本都有所接觸，但是將不同板塊的知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用的能力還欠佳，因此可以預(yù)判學(xué)生在分析推導(dǎo)過程中會(huì)遇到一定的阻礙，另一方面，學(xué)生形成了一定的計(jì)算習(xí)慣，不注意區(qū)分物理字母所代表的具體含義，往往容易將字母搞混，要解決這兩點(diǎn)問題，就需要發(fā)揮小組討論的力量，通過小組討論將組內(nèi)個(gè)別不能完成推導(dǎo)計(jì)算的同學(xué)掌握邏輯思路和求解過程。所以本節(jié)課將主要以學(xué)生自學(xué)、組內(nèi)合作討論、學(xué)生展示、教師點(diǎn)評(píng)、課堂練習(xí)鞏固等環(huán)節(jié)組成。
【教學(xué)目標(biāo)】
1. 知識(shí)與技能
? 了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用
? 會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量
2. 過程與方法
? 理解萬有引力定律處理天體問題的思路、方法
? 了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用，理解并運(yùn)用萬有引力定律處理天體問題的思路方法
3. 情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)
? 通過測(cè)量天體的質(zhì)量、密度，體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然的重要作用，體會(huì)萬有引力定律對(duì)人類探索和認(rèn)識(shí)未知世界的作用
【教學(xué)重點(diǎn)】
運(yùn)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量
【教學(xué)難點(diǎn)】
在具體的天體運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用萬有引力定律解決問題
【教學(xué)方法】
1.教法：講授法、多媒體演示
(1)對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，通過教師精講使學(xué)生掌握
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